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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Oxidation Reaction of Copper Concentrate with Low Grade and Phase Separation Process of Slag/matte Melts

Research Project

Project/Area Number 15H04167
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

武部 博倫  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (90236498)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 斎藤 全  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (80431328)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords製錬工学 / 銅乾式製錬 / 高温融体 / 相分離 / 状態図 / 微細構造 / 融体物性
Outline of Annual Research Achievements

Cu, Fe及びS品位の異なる銅精鉱について、所望のFe/SiO2(重量比)になるよう溶剤のSiO2を銅精鉱に混合し、酸化反応並びにスラグ/マット融体形成・相分離プロセスをホットサーモカップル(HTC)法を用いて調査した。Ar中で短時間 (約2秒間)酸化性ガスを吹き付け、銅精鉱の着火反応及びCu-Fe-S系マット融体、FeO-SiO2系スラグ融体の形成とマグネタイト (Fe3O4)固相生成の有無を実体顕微鏡にて観察し、急冷後試料をSEM-EDSで評価した。銅精鉱中のS成分の部分的な揮発とそれに続くSO2形成の酸化反応がトリガーとなって、≦1秒の短時間で1200℃以上の高温に到達し、その後に引き続いてCu-Fe-S系マット融体の生成とマット/スラグ融体相分離プロセスが進行することが明らかとなった。
銅乾式製錬副生成物の銅スラグを入手し、溶融後の冷却条件を制御して生成相、微細構造とAs, Pbの溶出特性を評価した。銅スラグ融体をAr雰囲気中で溶融後、低酸素分圧下でジルコニア製のふるいを通過させ、続いてカーボン製回転板上へ流し出し弾き飛ばすことで粒状の銅スラグを形成しかつ空冷にて室温まで冷却させた。得られた粒状スラグでは、マグネタイト相とファイヤライト相が生成し、AsとPbは、残存するAl2O3及びSiO2含有量の多い、アルミノケイ酸塩系非晶質相に濃縮された。結果として結晶化させた粒状の銅スラグ固化体では1 mol/Lの塩酸水溶液に対するAsとPbの溶出量が桁違いに低下し、環境省告示第46号試験(As, Pbの含有量試験)を満足した。
基礎データとして銅スラグ融体の高温での粘度特性を雰囲気制御下で測定する装置を自作し銅スラグ融体の粘度を測定した。
銅製錬プロセスで用いられるマグネシア・クロム質耐火物と銅スラグ融体の界面反応を調査し、同耐火物の耐腐食性を決定する因子を理解した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 塊状MgCr2O4, MgO及びマグネシア・クロム質耐火物と銅スラグ融体の予測と反応実験2018

    • Author(s)
      島田 岳、武部 博倫
    • Journal Title

      耐火物

      Volume: 70 Pages: 161-169

    • DOI

      -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Crystallization on Microstructure and Elution Properties in Copper Slag2017

    • Author(s)
      Hiromichi Takebe, Sayuri Tomita, Akira Saitoh, Masayasu Kawahara, Yuri Sueoka, Masayuki Sakakibara
    • Journal Title

      Journal of Sustainable Metallurgy

      Volume: 3 Pages: 543-550

    • DOI

      10.1007/s40831-017-0130-8

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 砂粒状結晶化銅スラグの作製と重金属溶出性評価2018

    • Author(s)
      武部 博倫、吉福 秀斗、島口 一輝
    • Organizer
      資源・素材学会 平成30年度(2018年) 春季大会
  • [Presentation] クロムフリーなスピネル化合物とケイ酸塩系スラグ融体の界面反応2018

    • Author(s)
      島田 岳、武部 博倫
    • Organizer
      第56回セラミックス基礎科学討論会
  • [Presentation] ホットサーモカップル法を用いた銅精鉱の酸化溶融反応の直接観察2017

    • Author(s)
      高橋 祐介、武部 博倫
    • Organizer
      第14回「若手研究者・学生のための研究発表会」(資源・素材学会(関西支部))
  • [Presentation] ホットサーモカップル法による銅精鉱酸化反応過程の直接観察と解析2017

    • Author(s)
      武部 博倫、高橋 祐介
    • Organizer
      資源・素材&EARTH 2017(札幌)
    • Invited
  • [Presentation] 酸素分圧制御下における塊状MgCr2O4と銅スラグ融体の界面反応2017

    • Author(s)
      島田 岳、武部 博倫
    • Organizer
      資源・素材&EARTH 2017(札幌)
  • [Presentation] 銅精鉱の急速酸化溶融におけるスラグ/マット組成及び微細構造の評価2017

    • Author(s)
      高橋 祐介、武部 博倫
    • Organizer
      資源・素材&EARTH 2017(札幌)
  • [Presentation] 酸素分圧制御下における銅スラグ融体の粘度測定2017

    • Author(s)
      葛巻 星、岡野 聡、武部 博倫
    • Organizer
      資源・素材&EARTH 2017(札幌)
  • [Presentation] Direct Observation of Oxidation Reaction of Copper Ore by Hot-thermocouple Method2017

    • Author(s)
      H. Takebe, Y. Takahashi
    • Organizer
      European Metallurgical Conference 2017
  • [Presentation] 銅精鉱の酸化反応解析に対するホットサーモカップル法の適用2017

    • Author(s)
      高橋 祐介、武部 博倫
    • Organizer
      資源・素材学会 平成29年度 (2017年) 春季大会
  • [Remarks] 「愛媛大、銅スラグの鉛・ヒ素を封じ込める手法開発-ゆっくり冷やすだけ 路盤材活用も」

    • URL

      https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00389095

  • [Remarks] 愛媛大学材料プロセス工学研究室

    • URL

      http://www.mat.ehime-u.ac.jp/labs/mpe/

URL: 

Published: 2018-12-17  

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